CN114441365B - 重量法气体吸附测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重量法气体吸附测试装置，其包括检测组件，所述检测组件的一端具有进口，所述检测组件内具有密闭的样品容纳腔，所述样品容纳腔用于放置待测样品，所述进口连通于所述样品容纳腔，所述检测组件内设置有滤膜，所述滤膜位于所述进口和所述待测样品之间。样品容纳腔设置为密闭的，该测试装置能够承受高达200Bar的压力；通过在检测组件内设置滤膜，使得待测样品始终处于稳定洁静的空间内，防止在放气及进气过程中待测样品被高压气流吹走。该测试装置能够进行高压气体吸附测试，相比于体积法，大大缩短了气体在高压下吸附的测试时间，提高了测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及重量吸附测试领域，特别涉及一种重量法气体吸附测试装置。
背景技术
处于固体表面上的原子或分子有表面(过剩)自由能，当气体分子与其接触时，有一部分会暂时停留在表面上，使得固体表面上气体的浓度大于气相中的浓度，这种现象称为吸附现象，物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力。由于范德华力存在于任何两分子间，所以物理吸附可以发生在任何固体表面上。
测试气体吸附的装置通常采用体积法和重量吸附测试法。体积法通过压力读数的变化，利用克拉伯龙方程来计算出测试样品吸附气体的量，测试过程较为漫长，且测试结果不够直接，操作过程也较为繁复，测试样品仓的容积较小，不能进行大规模样品的集中测试；重量吸附测试法通过称量样品在吸附气体前后的质量变化来测定气体吸附量，这种测试方法相比体积法测试更加迅速高效，节约时间。
目前用于高压(200Bar)气体吸附测试的装置大多采用体积法，现有的用于重量法吸附测试的装置由于自身样品仓设计及压力读表等的限制，导致其能够测试的压力范围较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中用于重量法气体吸附测试的装置能够测试的压力较低的缺陷，提供一种重量法气体吸附测试装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种重量法气体吸附测试装置，其包括检测组件，所述检测组件的一端具有进口，所述检测组件内具有密闭的样品容纳腔，所述样品容纳腔用于放置待测样品，所述进口连通于所述样品容纳腔，所述检测组件内设置有滤膜，所述滤膜位于所述进口和所述待测样品之间。
在本方案中，样品容纳腔设置为密闭的，该测试装置能够承受高达200Bar的压力；通过在样品容纳腔内设置滤膜，使得待测样品始终处于稳定洁静的空间内，防止在放气及进气过程中待测样品被高压气流吹走。该测试装置能够进行高压气体吸附测试，相比于体积法，大大缩短了气体在高压下吸附的测试时间，提高了测试效率。
优选地，所述检测组件包括密封盖和样品仓，所述密封盖设于所述样品仓的上方，所述样品仓与所述密封盖之间形成所述样品容纳腔，所述密封盖的中部具有气流孔，气体通过所述气流孔流入或流出所述样品容纳腔，所述滤膜位于所述待测样品和所述气流孔之间。
在本方案中，密封盖和样品仓实现了对样品容纳腔中待测样品的密封，滤膜设于所述待测样品和所述气流孔之间，能够防止轻质的待测样品在充放气过程中被气流带到样品仓上方其他零件的位置造成污染且影响测试结果。
优选地，所述重量法气体吸附测试装置还包括温度探针，所述温度探针的底部伸入所述样品容纳腔的内部，所述温度探针的顶部向上延伸出所述密封盖，所述滤膜套设在所述温度探针上。
在本方案中，一方面，温度探针可以实时监控样品容纳腔中的温度，便于进行数据统计和计算，另一方面，温度探针能够同时起到固定滤膜的作用。
优选地，所述重量法气体吸附测试装置还包括安装件，所述安装件具有中空腔，所述安装件位于所述样品仓的上方并与所述样品容纳腔连通，所述安装件的上方连接有压力表和泄压阀，所述安装件的两侧连接有气体管路。
在本方案中，通过安装件将压力表、泄压阀和气体管路连接在一起，从而便于将压力表、泄压阀和气体管路固定在适合的位置并保持平衡；安装件设置有中空腔，可以让气流通过，使得样品容纳腔与压力表、泄压阀和气体管路连通。
优选地，所述重量法气体吸附测试装置还包括连接杆，所述连接杆为中空结构，所述连接杆的两端分别连接于所述安装件和所述样品容纳腔。
在本方案中，连接杆用于连接安装件和样品容纳腔，连接杆设置为中空结构，可以让气流通过，使得样品容纳腔通过连接杆与安装件连通。
优选地，所述密封盖的两侧设置有操纵杆。
在本方案中，通过设置操纵杆，能够方便地对整个重量法气体吸附测试装置进行操控移动，能够快速进行称量，同时操纵杆可以对整个装置起到物理平衡的作用，能够防止其在倾倒的时候，发生滚动的现象。
优选地，所述重量法气体吸附测试装置包括样品仓，所述样品仓为中空的圆柱体结构，所述样品仓的内部形成所述样品容纳腔，所述进口位于所述样品容纳腔的左侧或右侧。
在本方案中，采用上述结构形式，使得在外表面积尽可能小的情况下，大大提高样品容纳腔的有效容积。
优选地，所述进口处设置有VCR接头，所述滤膜设于所述VCR接头的内部。
在本方案中，将滤膜设置于VCR接头内部，能够防止轻质的待测样品在充气过程中被气流带到其他零件的位置造成污染且影响测试结果。
优选地，所述重量法气体吸附测试装置还包括四通接头，所述四通接头的第一端连接于所述样品仓，所述四通接头的第二端连接有压力表，所述四通接头的第三端连接有泄压阀，所述四通接头的第四端连接有温度探针，所述温度探针伸入所述样品容纳腔的内部。
优选地，所述重量法气体吸附测试装置还包括气体管路，所述气体管路与所述样品容纳腔连通，所述气体管路上设有进气球阀、放气针阀、耐高压球阀和泄压阀中的一种或多种。
在本方案中，高压气体通过气体管路进入和离开样品容纳腔，通过设置泄压阀，在压力超过样品容纳腔能够承受的极限压力时，能够自主进行放气泄压保护，防止意外的发生，保护测试人员的安全。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
对于本重量法气体吸附测试装置，样品容纳腔设置为密闭的，该测试装置能够承受高达200Bar的压力；通过在样品容纳腔内设置滤膜，使得待测样品始终处于稳定洁静的空间内，防止在放气及进气过程中待测样品被高压气流吹走。该测试装置能够进行高压气体吸附测试，通过简单的称重数值前后的变化量，得出样品的气体吸附量，这种方法相比于体积法，大大缩短了气体在高压下吸附的测试时间，提高了测试效率。
附图说明
图1为根据本发明实施例1的重量法气体吸附测试装置的立体结构示意图。
图2为根据本发明实施例1的重量法气体吸附测试装置的又一立体结构示意图。
图3为根据本发明实施例1的温度探针和滤膜的立体结构示意图。
图4为根据本发明实施例2的重量法气体吸附测试装置的立体结构示意图。
附图标记说明：
样品仓10
密封盖20
滤膜30
温度探针40
气体管路50
安装件60
连接杆70
操纵杆80
进气球阀501
放气针阀502
VCR接头503
耐高压球阀504
压力表601
泄压阀602
四通接头90
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例揭示一种重量法气体吸附测试装置，如图1-3所示，其包括检测组件，所述检测组件的一端具有进口，所述检测组件内具有密闭的样品容纳腔，所述样品容纳腔用于放置待测样品，所述进口连通于所述样品容纳腔，所述检测组件内设置有滤膜，所述滤膜位于所述进口和所述待测样品之间。
在本实施方式中，样品容纳腔设置为密闭的，该测试装置能够承受高达200Bar的压力；通过在样品容纳腔内设置滤膜，使得待测样品始终处于稳定洁静的空间内，防止在放气及进气过程中待测样品被高压气流吹走。该测试装置能够进行高压气体吸附测试，相比于体积法，大大缩短了气体在高压下吸附的测试时间，提高了测试效率。
所述检测组件包括密封盖和样品仓，所述密封盖设于所述样品仓的上方，所述样品仓与所述密封盖之间形成所述样品容纳腔，所述密封盖的中部具有气流孔，气体通过所述气流孔流入或流出所述样品容纳腔，所述滤膜位于所述待测样品和所述气流孔之间。
在本实施方式中，密封盖和样品仓实现了对样品容纳腔中待测样品的密封，滤膜设于所述待测样品和所述气流孔之间，能够防止轻质的待测样品在充放气过程中被气流带到样品仓上方其他零件的位置造成污染且影响测试结果。
需要说明的是，密封盖20和样品仓10通过螺纹可拆卸连接。另外，样品仓10的仓壁设置为加厚，滤膜30具体采用耐压过滤膜30，以使该测试装置相应能够承受较高的压力。
继续参照图1-3予以理解，密封盖20的中部具有气流孔，气体通过气流孔流入或流出样品容纳腔，滤膜30位于待测样品和气流孔之间。其中，滤膜30设于待测样品和气流孔之间，能够防止轻质的待测样品在充放气过程中被气流带到样品仓10上方其他零件的位置造成污染且影响测试结果。具体地，滤膜30的尺寸与气流孔相匹配。
参照图3予以理解，样品容纳腔的内部具有固定件，滤膜30设于固定件上。其中，固定件对滤膜30起到固定作用。重量法气体吸附测试装置还包括温度探针40，温度探针40的底部伸入样品容纳腔的内部，温度探针40的顶部向上延伸出密封盖20，温度探针40作为固定件，滤膜30套设在温度探针40上。其中，一方面，温度探针40可以实时监控样品容纳腔中的温度，便于进行数据统计和计算，另一方面，温度探针40能够同时作为固定件，起到固定滤膜30的作用，使得样品容纳腔内部的结构更简单。温度探针40可外接电子温度显示计，在充气或者放气的时候，待温度显示计上的示数稳定后，再进行读数称重。
参照图1-3予以理解，重量法气体吸附测试装置还包括气体管路50，气体管路50与样品容纳腔连通，气体管路50上设有进气球阀501和放气针阀502。其中，高压气体通过气体管路50进入和离开样品容纳腔，并具体从进气球阀501处进气，从放气针阀502处放气。重量法气体吸附测试装置还包括泄压阀602，泄压阀602与样品容纳腔连通。其中，通过设置泄压阀602，在压力超过样品容纳腔能够承受的极限压力时，能够自主进行放气泄压保护，防止意外的发生，保护测试人员的安全。
在本实施方式中，进气球阀501和放气针阀502均为耐压阀。
参照图1-3予以理解，重量法气体吸附测试装置还包括安装件60，安装件60具有中空腔，安装件60位于样品仓10的上方并与样品容纳腔连通，安装件60的上方连接有压力表601和泄压阀602，安装件60的两侧连接有气体管路50。
在本实施方式中，通过安装件60将压力表601、泄压阀602和气体管路50连接在一起，从而便于将压力表601、泄压阀602和气体管路50固定在适合的位置并保持平衡；安装件60设置有中空腔，可以让气流通过，使得样品容纳腔与压力表601、泄压阀602和气体管路50连通。具体地，泄压阀602和压力表601相对设置，气体管路50设置于泄压阀602和压力表601之间，以保持测试装置的平衡。在本实施方式中，安装件60具体为中空的圆盘形结构，在其他可替代的实施方式中，安装件60也可以为其他中空结构，只要能实现固定即可。
参照图1和图2予以理解，重量法气体吸附测试装置还包括连接杆70，连接杆70为中空结构，连接杆70的两端分别连接于安装件60和样品容纳腔。其中，连接杆70用于连接安装件60和样品容纳腔，连接杆70设置为中空结构，可以让气流通过，使得样品容纳腔通过连接杆70与安装件60连通。
参照图1和图2予以理解，密封盖20的两侧设置有操纵杆80。其中，通过设置操纵杆80，能够方便地对整个重量法气体吸附测试装置进行操控移动，以快速进行称量，同时操纵杆可以对整个装置起到物理平衡的作用，能够防止其在倾倒的时候，发生滚动的现象。具体地，操纵杆与密封盖之间为可拆卸连接。
具体地，样品仓10的材质为耐高压合金钢。其中耐高压合金钢具有强度高、韧性高、耐腐蚀、耐高压的优点，使得样品仓10满足各种工况下的要求。
在测试过程中，整个测试装置放置于恒温箱中，通过从进气球阀处进气，使得样品进行气体吸附，待吸附饱和后且温度显示计上的示数稳定后，对该测试装置进行称重，然后从放气针阀处放气，待温度显示计上的示数稳定后，依次读出相应压力示数下重量，通过计算前后重量变化，继而测出待测样品的气体吸附，大大缩短气体在高压下吸附测试时间。
实施例2
参照图4予以理解，本实施例的重量法气体吸附测试装置的样品仓10为中空的细长的圆柱体结构，样品仓10的内部形成样品容纳腔，进口位于样品容纳腔的左侧。采用上述结构形式，使得在外表面积尽可能小的情况下，大大提高样品容纳腔的有效容积。
进口处设置有VCR接头503，滤膜设于VCR接头503的内部，其中，将滤膜设置于VCR接头503内部，能够防止轻质的待测样品在充气过程中被气流带到其他零件的位置造成污染且影响测试结果。
重量法气体吸附测试装置还包括四通接头90，四通接头90的第一端连接于样品仓10的右侧，四通接头90的第二端连接有压力表601，四通接头90的第三端连接有泄压阀602，四通接头90的第四端连接有温度探针40，温度探针40通过螺纹螺母连接于第四端，温度探针40伸入样品容纳腔的内部。温度探针40可外接电子温度显示计，在充气或放气时，待电子温度显示计上的示数稳定后，再进行读数称重。
重量法气体吸附测试装置还包括气体管路，气体管路50与样品容纳腔连通，气体管路50上靠近进口处设有耐高压球阀504。
使用该测试装置时，整个测试装置放置于恒温箱中，进气后使得样品进行吸附，待吸附饱和后，且电子温度显示计上的示数稳定后，关闭耐高压球阀504以防止气体从样品仓10中逸出，并将检测组件拆卸下来，再对该检测组件进行称重。然后从耐高压球阀504处放气，待电子温度显示计上的示数稳定后，依次读出相应压力示数下重量，通过计算前后重量变化，继而测出待测样品的气体吸附，大大缩短气体在高压下吸附测试时间。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，除非文中另有说明。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种重量法气体吸附测试装置，其特征在于，其包括检测组件，所述检测组件的一端具有进口，所述检测组件内具有密闭的样品容纳腔，所述样品容纳腔用于放置待测样品，所述进口连通于所述样品容纳腔，所述检测组件内设置有滤膜，所述滤膜位于所述进口和所述待测样品之间；
所述检测组件包括密封盖和样品仓，所述密封盖设于所述样品仓的上方，所述样品仓与所述密封盖之间形成所述样品容纳腔，所述密封盖的中部具有气流孔，气体通过所述气流孔流入或流出所述样品容纳腔，所述滤膜位于所述待测样品和所述气流孔之间；
所述重量法气体吸附测试装置还包括温度探针，所述温度探针的底部伸入所述样品容纳腔的内部，所述温度探针的顶部向上延伸出所述密封盖，所述滤膜套设在所述温度探针上；
所述重量法气体吸附测试装置还包括气体管路，所述气体管路与所述样品容纳腔连通，所述气体管路上设有进气球阀和放气针阀。
2.如权利要求1所述的重量法气体吸附测试装置，其特征在于，所述重量法气体吸附测试装置还包括安装件，所述安装件具有中空腔，所述安装件位于所述样品仓的上方并与所述样品容纳腔连通，所述安装件的上方连接有压力表和泄压阀，所述安装件的两侧连接有气体管路。
3.如权利要求2所述的重量法气体吸附测试装置，其特征在于，所述重量法气体吸附测试装置还包括连接杆，所述连接杆为中空结构，所述连接杆的两端分别连接于所述安装件和所述样品容纳腔。
4.如权利要求1所述的重量法气体吸附测试装置，其特征在于，所述密封盖的两侧设置有操纵杆。
5.如权利要求1-4中任一项所述的重量法气体吸附测试装置，其特征在于，所述气体管路上还设有耐高压球阀和泄压阀中的一种或多种。
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